2009 Fiscal Year Annual Research Report
極小ノズルを通る圧縮流れのチョーク現象の解明と微小流量用臨界流量計への応用
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20560167
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| Research Institution | The University of Kitakyushu |
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Principal Investigator |
松尾 一泰 The University of Kitakyushu, 国際環境工学部, 教授 (30037759)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮里 義昭 公立大学法人 北九州市立大学, 国際環境工学部, 教授 (30253537)
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| Keywords | チョーク現象 / 圧縮流れ / 臨界流量計 / 極小ノズル / 境界層 / 超音速流れ |
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| Research Abstract |
本研究では,極小ノズルにおける圧縮流れのチョーク現象を実験的に究明するとともに,流体の圧縮性および粘性を考慮に入れた解析的研究を行い,チョーク条件やチョーク流量に及ぼすマッハ数,レイノルズ数,流れの非一様性,圧力及び温度条件などの影響を明らかにすることを目的とする.
本年度は出口直径が同じで,入口から出口までの軸方向長さが異なる4個の先細ノズルを用いて,ノズル出口の境界層厚さを変化させることにより,ノズル出口の速度分布の非一様性が流れのチョークに及ぼす影響を調べた.その結果,つぎのことが明らかになった.
1. チョーク圧力比は一次元等エントロピー流れの理論値より小さく,ノズル出口の境界層厚さが厚いほど小さい.
2. チョーク時の主流マッハ数は1より大きく,主流は超音速である.また,チョークした状態の主流マッハ数はノズル出口の境界層厚さが厚いほど大きくなる.
3. 従来,管路の断面にわたって速度分布がある流れに関して提唱されている複合流れモデルおよび平均流れモデルによりチョーク圧力比を計算し,実験値と比較した.その結果,両モデルによるチョーク圧力比とチョーク時の主流マッハ数に関する計算値は定性的に実験値と合うが,定量的には平均流れモデルによる値のほうが実験値とよく一致する.
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